RU22523U1

RU22523U1 - MIXED BURNER

Info

Publication number: RU22523U1
Application number: RU2001130600/20U
Authority: RU
Inventors: А.Н. Орберг; А.М. Панкратов; ков С.И. Треть; С.И. Третьяков
Original assignee: Закрытое акционерное общество "ОРМА"
Priority date: 2001-11-20
Filing date: 2001-11-20
Publication date: 2002-04-10

Description

Заявляемая полезная модель относится к теплоэнергетике, в частности к горелочным устройствам, предназначенным для камер сгорания газотурбинных установок и котлов, использующих газообразное топливо.The inventive utility model relates to a power system, in particular, to burner devices intended for combustion chambers of gas turbine plants and boilers using gaseous fuel.

Известны горелки с предварительным смешиванием, в которых процесс смесеобразования разбивается на две стадии. На первой стадии образуется переобогащенная смесь воздуха с газовым топливом. На второй стадии к этой смеси добавляется часть воздуха, что обеспечивает быстрое и полное сгорание. При этом возрастает эффективность сжигания газа и снижаются вредные выбросы.Premixing burners are known in which the mixing process is divided into two stages. At the first stage, a re-enriched mixture of air with gas fuel is formed. In the second stage, part of the air is added to this mixture, which ensures quick and complete combustion. At the same time, gas burning efficiency increases and harmful emissions are reduced.

Так горелочное устройство, являющееся основным элементом камер сгорания типа ГТ-25-700-1, в котором образуетсяSo the burner device, which is the main element of the combustion chambers of the GT-25-700-1 type, in which

тогошвовоздушная смесь и формируется низкотемпературный факел, содержит обечайку, охватывающую по меньшей мере один аэродинамический стабилизатор, внутри которого расположен топливный коллектор, при этом горелочное устройство снабжено лопатками (В .А, Христич, Н.Г. Тумановский. «Газотурбинные двигатели и защита окружающей среды. Киев, 1983, с.34, рис. 8а).of this air-gas mixture and a low-temperature plume is formed, contains a shell covering at least one aerodynamic stabilizer, inside which there is a fuel manifold, and the burner is equipped with blades (V.A., Khristich, N.G. Tumanovsky. “Gas turbine engines and environmental protection Kiev, 1983, p. 34, Fig. 8a).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемой является горелка с предварительным смешением, содержащая корпус для подвода первичного воздуха, корпус горелки с выходными соплами, выполненными с возможностью подачи газа в поток первичного воздуха, корпус для подвода вторичного воздуха, соосно охватывающий корпус для подвода первичного воздуха, завихритель, установленный в межкорпусном пространстве в районе выхода вторичного воздуха в зону горения (Авторское свидетельство №1657870, кл. F23D 14/00, опубл. 23.06.91-прототип).The closest in technical essence and the achieved result to the claimed one is a pre-mixed burner containing a housing for supplying primary air, a burner housing with outlet nozzles configured to supply gas into the primary air stream, a housing for supplying secondary air, coaxially surrounding the housing for supplying primary air, a swirler installed in the housing between the outlet of the secondary air into the combustion zone (Author's certificate No. 1657870, class F23D 14/00, publ. 23.06.91-p ototip).

Основным недостатком горелок выше описанных конструкций является плохое перемешивание газовоздушной смеси и вторичного воздуха и, как следствие, слабая устойчивость горения на переменных режимах и высокий уровень вредных выбросов.The main disadvantage of the burners of the structures described above is poor mixing of the gas-air mixture and secondary air and, as a result, poor combustion stability under variable conditions and a high level of harmful emissions.

Техническим результатом полезной модели является создание новой конструкции горелки с предварительным смешением,The technical result of the utility model is the creation of a new burner design with preliminary mixing,

обладающей высокой устойчивостью горения на переменных режимах и минимальным уровнем вредных выбросов.possessing high combustion stability under variable conditions and a minimum level of harmful emissions.

Технический результат достигается в конструкции горелки с предварительным смешением, содержащей корпус для подвода первичного воздуха, корпус горелки с выходными соплами, выполненными с возможностью подачи газа в поток первичного воздуха, корпус для подвода вторичного воздуха, соосно охватывающий, корпус для подвода первичного воздуха, первый завихритель, установленный в межкорпусном пространстве в районе выхода вторичного воздуха в зону горения, в которой, согласно полезной модели, корпус горелки смонтирован внутри корпуса для подвода первичного воздуха, соосно с ним, а в образованной кольцевой щели установлен второй завихритель, образующий кольцевой канал с корпусом горелки и имеющий закрутку лопаток противоположную закрутке лопаток первого завихрителя.The technical result is achieved in the design of the burner with preliminary mixing, comprising a housing for supplying primary air, a housing of the burner with outlet nozzles configured to supply gas to the flow of primary air, a housing for supplying secondary air, coaxially covering the housing for supplying primary air, the first swirl installed in the housing between the outlet of the secondary air into the combustion zone, in which, according to a utility model, the burner housing is mounted inside the housing for and primary air, coaxially with it and in the annular gap formed by a second swirler mounted, forming an annular channel of the burner housing and having an opposite twist of spin vanes of the first swirler vanes.

В такой горелке с предварительным смешением корпус горелки может быть простерт за границу корпусов подачи воздуха, а на его конце может быть смонтирован стабилизатор горения в виде конуса с центральным отверстием для подачи газа в зону горения.In such a pre-mixed burner, the burner body can be extended beyond the boundary of the air supply housings, and at its end a combustion stabilizer can be mounted in the form of a cone with a central hole for supplying gas to the combustion zone.

В такой конструкции установка второго завихрителя в кольцевой щели между корпусом горелки и внутренней поверхностью корпуса для подвода первичного воздуха, образующего кольцевойIn this design, the installation of a second swirler in the annular gap between the burner housing and the inner surface of the housing for supplying primary air forming an annular

канал с корпусом горелки, имеющего закрутку лопаток противоположную закрутке лопаток первого завихрителя., способствует образованию системы вихрей на границе встречнозакрученных потоков, интенсифицирующей смесеобразование и стабилизирующей факел, что повышает устойчивость горения, минимизируя уровень вредных отходов.a channel with a burner body having a swirl of blades opposite to the swirl of the blades of the first swirler. promotes the formation of a vortex system at the boundary of counter-swirling flows, intensifying mixture formation and stabilizing the torch, which increases combustion stability, minimizing the level of harmful waste.

Возможный монтаж стабилизатора горения в виде конуса с центральным отверстием для подачи газа в зону горения на конце корпуса горелки, простертой за границу корпусов также стабилизирует факел, повышая устойчивость горения и минимизируя уровень вредных отходов.The possible installation of a combustion stabilizer in the form of a cone with a central hole for supplying gas to the combustion zone at the end of the burner body, extended beyond the borders of the bodies, also stabilizes the torch, increasing combustion stability and minimizing the level of harmful waste.

Сопоставительный анализ заявляемой горелки с предварительным смешением и прототипа выявляет наличие отличительных признаков у заявляемой конструкции по сравнению с наиболее близким аналогом, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию «новизна.A comparative analysis of the inventive burner with preliminary mixing and the prototype reveals the distinctive features of the claimed design in comparison with the closest analogue, which allows us to conclude that the proposed solution meets the criterion of "novelty.

Использование заявляемой горелки с предварительным смешением в теплоэнергетике обеспечивают ей соответствие критерию «промышленная применимость.The use of the inventive burner with preliminary mixing in the power system ensures that it meets the criterion of "industrial applicability.

Заявляемая полезная модель иллюстрируется чертежом, на котором изображен разрез общего вида горелки с предварительным смешением.The inventive utility model is illustrated in the drawing, which shows a section of a General view of the burner with preliminary mixing.

Горелка с предварительным смешением, содержащая корпус 1 для подвода первичного воздуха, корпус горелки 2 с выходными соплами 3, выполненными с возможностью подачи газа в поток первичного воздуха, корпус 4 для подвода вторичного воздуха, соосно охватывающий корпус 1 для подвода первичного воздуха, первый завихритель 5, установленный в межкорпусном пространстве 6 в районе выхода вторичного воздуха в зону горения, при этом корпус горелки 2 смонтирован внутри корпуса 1 для подвода первичного воздуха, соосно с ним, а в образованной кольцевой щели 7 установлен второй завихритель 8, образующий кольцевой канал 9 с корпусом горелки 2 и имеющий закрутку лопаток противоположную закрутке лопаток завихрителя 5.A premix burner comprising a housing 1 for supplying primary air, a burner housing 2 with outlet nozzles 3 configured to supply gas to the primary air stream, housing 4 for supplying secondary air, coaxially surrounding the housing 1 for supplying primary air, the first swirl 5 installed in the housing 6 in the area where the secondary air enters the combustion zone, while the burner housing 2 is mounted inside the housing 1 for supplying primary air, coaxially with it, and in the formed annular gap 7, a second swirler 8 is installed, forming an annular channel 9 with the burner body 2 and having a swirl of the blades opposite to the swirl of the blades of the swirl 5.

В такой конструкции корпус горелки 2 может быть простерт за границы 10 корпусов 1, 4, а на ее конце может быть смонтирован стабилизатор горения в виде конуса 11с центральным отверстием 12 для подачи газа в зону горения.In this design, the burner body 2 can be extended beyond the boundaries 10 of the housings 1, 4, and at its end a combustion stabilizer can be mounted in the form of a cone 11 with a central hole 12 for supplying gas to the combustion zone.

При работе горелки в кольцевой канал 9, образованный корпусом 1 и обечайкой второго завихрителя 8, через выходные сопла 3 подается газ и происходит образование переобогащенной смеси.When the burner is operating in the annular channel 9, formed by the housing 1 and the shell of the second swirler 8, gas is supplied through the outlet nozzles 3 and a re-enriched mixture is formed.

Наличие второго завихрителя 8 обеспечивает хорошее перемешивание первичного воздуха и газа.The presence of a second swirler 8 provides good mixing of the primary air and gas.

Через первый лопаточный завихритель 5 подается воздух для смешения с переобогащенной смесью в зоне сгорания. Закрутка лопастей первого завихрителя 5 противоположна закрутке лопастей второго завихрителя 8, что способствует образованию системы вихрей на границе встречно-закрученных потоков, интенсифицирующая смесеобразование и стабилизирующая факел, минимизируя при этом уровень вредных выбросов.Through the first blade swirler 5, air is supplied for mixing with the re-enriched mixture in the combustion zone. The swirling of the blades of the first swirler 5 is opposite to the swirling of the blades of the second swirler 8, which contributes to the formation of a vortex system at the boundary of counter-swirling flows, which intensifies the mixture formation and stabilizes the torch, while minimizing the level of harmful emissions.

Дополнительная стабилизация пламени осуществляется с помощью зоны обратных токов, образующихся за границей 10 корпусов 1,4. Подводя газ в эту зону через центральное отверстие 12 можно обеспечить надежный режим и поддержание устойчивого горения на малых нагрузках.Additional flame stabilization is carried out using the reverse current zone formed outside the border of 10 buildings 1.4. By supplying gas to this zone through the central opening 12, it is possible to ensure a reliable mode and maintain stable combustion at low loads.

Таким образом, в заявляемой конструкции горелки с предварительным смешением с одной стороны используется процесс предварительного смешения, а с другой стороны осуществляется надежное смесеобразование и стабилизация пламени во всем рабочем диапазоне с минимизацией уровня вредных выбросов, что выгодно отличает ее от прототипа.Thus, in the inventive design of the burner with pre-mixing, on the one hand, the pre-mixing process is used, and on the other hand, reliable mixing and flame stabilization is carried out in the entire operating range with minimization of the level of harmful emissions, which distinguishes it from the prototype.

Claims

1. The burner with preliminary mixing, comprising a housing for supplying primary air, a housing of the burner with outlet nozzles configured to supply gas to the stream of primary air, a housing for supplying secondary air, coaxially surrounding the housing for supplying primary air, a first swirl mounted in the interbody space in the area of secondary air exit into the combustion zone, characterized in that the burner body is mounted inside the housing for supplying primary air, coaxially with it, and in the formed annular a second swirler is installed in the slit, forming an annular channel with the burner body and having a swirl of the blades opposite to the swirl of the blades of the first swirl.

2. The pre-mixed burner according to claim 1, characterized in that the burner body extends beyond the boundary of the air supply bodies, and at its end a combustion stabilizer is mounted in the form of a cone with a central hole for supplying gas to the combustion zone.